ارزیابی قابلیت اعتماد لرزه‌ای پل‌های کابلی با روش شبیه‌سازی لاتین‌هایپرکیوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد

2 گروه عمران دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه محقق اردبیلی اردبیل ایران

3 اردبیل-خیابان دانشگاه-دانشگاه محقق اردبیلی -دانشکده فنی-گروه عمران

چکیده

پل‌های کابلی از جمله سازه‎­های با اهمیت بالایی هستند که در مقابل ارتعاش‌های وارده بسیار حساس هستند، از این‌رو بررسی رفتار لرزه‌ای این پل‌ها تحت نیروی زلزله امری ضروری است. غیرقطعی بودن پارامترهای سازه‌ای و مشخصات نیروی زلزله دلیلی برای در نظر گرفتن عدم قطعیت در ارزیابی‌های لرزه­ای است. در این مقاله قابلیت اعتماد پل‌کابلی با طول دهانه 640 متر در دو حالت با رفتار خطی و غیرخطی برای مصالح مورد بررسی قرار گرفته است. عدم قطعیت در پارامترهای اعضاء برج، شاه‌تیر و کابل شامل مدول الاستیسیته، سطح مقطع، مقاومت تسلیم و وزن مخصوص مصالح در این ارزیابی لحاظ شده است و میزان تأثیرپذیری هر یک از این پارامترها با استفاده از روش نمونه برداری شبیه سازی شده است. برای بدست آوردن پاسخ‌های سازه از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی و غیرخطی با اعمال زلزله‌های مصنوعی تولید شده در چهار سطح خطر لرزه‌ای مختلف استفاده گردیده است. تحلیل حساسیت صورت گرفته نشان می‌دهد که پارامترهای کابل بالاترین حساسیت را دارد. تحلیل‌ قابلیت اعتماد نیز نشان می‌دهد که احتمال خرابی در پایه برج‌ها بیشتر از عضو کابلی و شاه‌تیر است و  احتمال خرابی در مدل غیرخطی بیشتر از مدل خطی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic Reliability Cable-Stayed Bridge with Latin Hypercube Sampling Methods

نویسندگان [English]

  • Ali Rashid 1
  • Hamed Rahman Shokrgozar 2
  • Mohtasham Mohebbi 3
1 student
2 civil engineering, engineering and technology department of mohaghegh ardabili university, Ardabil, iran
3 Daneshghah Str.
چکیده [English]

Cable bridges are one of the essential structures that are sensitive to vibrations. Therefore, it is necessary to investigate the seismic behavior of them. The uncertainty in structural members and earthquake excitation should be considered due to the undetectability and indeterminably them. In this paper, the reliability of the cable-stayed bridge with a 640-meter length span in two states with linear and nonlinear behavior for materials is investigated. The uncertainty in member parameters of pylons, girders, and cables, which includes the elasticity modules, cross-section, material yield strength, is considered, and the efficiency of each one is simulated by the sampling method. Linear and nonlinear time history dynamic analyses are performed by artificial earthquakes produced at four different seismic hazard levels. The sensitivity analysis shows that the cable parameters have the highest sensitivity. The reliability analysis also indicates that the failure probability in the pylon is more than cable, and the failure probability in the nonlinear model is higher than the linear model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reliability
  • Cable-Stayed Bridge
  • Artificial earthquake
  • Uncertainty
  • Latin hypercube sampling
[1]    Ren, W. X., & Peng, X. L. (2005). Baseline finite element modeling of a large span cable-stayed bridge through field ambient vibration tests. Computers & structures, 83(8-9), 536-550.
[2]    Valdebenito, G. E., & Aparicio, A. C. (2006, October). Seismic behavior of cable-stayed bridges: The state of the art review. In 4th International Conference on Earthquake Engineering, Taipei, Taiwan.
[3]    Cunha, M. A., Guerreiro, L., & Virtuoso F. (2012). Influence of the Plastic Hinges Non-Linear Behavior on Bridges Seismic Response. In 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.
[4]    Cheng, J., & Xiao, R. C. (2005). Serviceability reliability analysis of cable-stayed bridges. Structural Engineering and Mechanics, 20(6), 609-630.
[5]    Negrão, J. H., & Simões, L. M. (2004). Reliability-based optimum design of cable-stayed bridges. Structural and Multidisciplinary Optimization, 28(2-3), 214-220.
[6]    Bruneau, M. (1992). Evaluation of system-reliability methods for cable-stayed bridge design. Journal of Structural Engineering, 118(4), 1106-1120.
[7]    Vazirizade, S. M., Nozhati, S., & Zadeh, M. A. (2017). Seismic reliability assessment of structures using artificial neural network. Journal of Building Engineering, 11, 230-235.
[8]    Cheng, J., & Liu, X. L. (2012). Reliability analysis of steel cable-stayed bridges including soil-pile interaction. Steel and Composite Structures, 13(2), 109-122.
[9]    Truong, V. H., & Kim, S. E. (2017). An efficient method of system reliability analysis of steel cable- stayed bridges. Advances in Engineering Software, 114, 295-311.
[10]   Bastidas-Arteaga, E., & Soubra, A. H. (2014). Reliability analysis methods.
[11]   Yi, J. H., Kim, S. H., & Kushiyama, S. (2007). PDF interpolation technique for seismic fragility analysis of bridges. Engineering Structures, 29(7), 1312-1322.
[12]   Nowak, A. S., & Collins, K. R. (2000). Reliability of structures. CRC Press.
[13]   Siddall, J. N. (1983). Probability engineering design. CRC Press.
[14]   Minasny, B., & McBratney, A. B. (2006). A conditioned Latin hypercube method for sampling in the presence of ancillary information. Computers & geosciences, 32(9), 1378-1388.
[15]   Wang, J., & Ghosn, M. (2006). Hybrid data mining/genetic shredding algorithm for reliability assessment of structural systems. Journal of structural engineering, 132(9), 1451-1460.
[16]   Harik, I.E., Hu. J., Smith, S.W., Ren, W.X., Zhao, T., Campbell, J.E., Graves, R.C. 2005. Baseline Modeling of The Maysville Cable-Stayed bridge Over the Ohio River.
[17]   Nazmy, A. S., & Abdel-Ghaffar, A. M. (1990). Three-dimensional nonlinear static analysis of cable-stayed bridges. Computers & structures, 34(2), 257-271.
[18]   Casciati, F., Cimellaro, G.P., Domaneschi, M. 2008. Seismic reliability of a cable-stayed bridge retrofitted with hysteretic devices. Computers and Structures,86(2008): 1769–1781
[19]   Smith, S. W., & Campbell, J. E. (2002). Testing and model verification of the Maysville Kentucky Bridge stay cables. In SPIE proceedings series. Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.
[20]   Mahmoodian, M., Li, C. Q. 2012. Sensitivity analysis in structural reliability of buried pipelines, 6th International ASRANet Conference, Integrating Structural Analysis, Risk & Reliability, London, UK